2023-02-12 09:53:42
近日，New Phytologist在線發(fā)表題為“A Leucine Rich Repeat Receptor Kinase Gene Confers Quantitative Susceptibility to Maize Southern Leaf Blight”的論文，首次揭示一個(gè)編碼LRR-RK (leucine-rich repeat receptor kinase)的基因ChSK1（Cochliobolus heterostrophus Susceptibility Kinase 1）是玉米小斑病的感病基因，該基因突變或敲除可顯著提高小斑病田間抗性。西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院西北旱區(qū)玉米生物學(xué)與抗逆遺傳育種團(tuán)隊(duì)楊琴和北卡州立大學(xué)Peter Balint-Kurti教授為論文通訊作者，西農(nóng)大農(nóng)學(xué)院博士研究生陳川為論文第一作者。
玉米小斑病是威脅玉米生產(chǎn)的重要葉部病害之一，在全世界玉米產(chǎn)區(qū)普遍發(fā)生。解析抗病性遺傳機(jī)制、選育抗病品種是實(shí)現(xiàn)病害綠色防控和保障糧食安全的有效策略。植物隱性抗病基因，也稱為顯性感病基因，感病基因失活被認(rèn)為是獲得持久和廣譜抗性作物的有效途徑。近年來(lái)，利用感病基因進(jìn)行植物抗病育種研究的報(bào)道逐漸增多，但到目前為止，玉米小斑病的感病基因還未見(jiàn)報(bào)道。
玉米對(duì)小斑病的抗性是由多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀。前期研究發(fā)現(xiàn)，位于第3號(hào)染色體bin3.04的QTL- qSLB3.04 是一個(gè)玉米小斑病的隱性抗病位點(diǎn)。該研究利用圖位克隆、候選基因關(guān)聯(lián)分析、表達(dá)分析等發(fā)現(xiàn)ChSK1是qSLB3.04位點(diǎn)的感病基因，其編碼一個(gè)LRR-RK蛋白?？共∮H本Mo17和NC292在ChSK1的第一個(gè)外顯子上存在一個(gè)2344-bp的Harbinger-like轉(zhuǎn)座子插入，導(dǎo)致基因失活（圖1）。玉米NAM群體ChSK1等位基因分析發(fā)現(xiàn)，抗病材料中存在更多的變異類(lèi)型，但不包含轉(zhuǎn)座子插入，暗示不同抗病等位基因可能存在獨(dú)立的進(jìn)化模式。
圖1 ：ChSK1在抗、感材料中的序列變異
玉米突變體、CRISPR/Cas9基因編輯材料分析表明，ChSK1突變或敲除可以顯著增強(qiáng)玉米對(duì)小斑病的抗性?；钚匝鯔z測(cè)及轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)，ChSK1可能通過(guò)抑制基礎(chǔ)免疫反應(yīng)增加植物感病性（圖2）。綜上所述，該研究表明ChSK1是玉米小斑病的感病基因，可能通過(guò)抑制基礎(chǔ)免疫來(lái)增強(qiáng)寄主的感病程度。這項(xiàng)研究揭示了LRR-RK基因可引起植物感病，增加了研究人員對(duì)植物感病的理解，也為培育玉米小斑病持久抗病性品種提供了新的思路。
圖2：ChSK1參與調(diào)節(jié)過(guò)氧化氫的產(chǎn)生和影響防御應(yīng)答信號(hào)通路
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目支持。
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